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軟X線磁気円二色性で探る単層VSe$$_2$$薄膜の磁性

Magnetism of monolayer VSe$$_2$$ films probed by soft X-ray magnetic circular dichroism

角田 一樹  ; 竹田 幸治  ; 日下 翔太郎*; 小林 功佳*; 平原 徹*

Sumida, Kazuki; Takeda, Yukiharu; Kusaka, Shotaro*; Kobayashi, Katsuyoshi*; Hirahara, Toru*

単層VSe$$_2$$は、二次元ファンデルワールス原子層物質の一種であり、2018年に室温以上のキュリー温度を有する強磁性体であることが報告された。しかし室温強磁性の発見直後に行われた角度分解光電子分光(ARPES)実験では、低温においても強磁性秩序を特徴づける交換分裂が観測されておらず、単層VSe$$_2$$における強磁性秩序の有無については未だに議論が続いている。通常の磁化測定では薄膜と基板の双方からのシグナルを検出してしまうためVSe$$_2$$の本質的な磁気特性を引き出すことは難しい。一方、放射光を利用したX線磁気円二色性(XMCD)は元素選択的なプローブであるため、上記の論争を解決する可能性を秘めている。本研究では、単層VSe$$_2$$の磁気特性を明らかにすることを目的にARPES、第一原理計算、XMCDを行った。その結果、磁場下で単層VSe$$_2$$からの明瞭なXMCDシグナルを検出することに成功した。また、温度依存XMCDにより、6Kにおいても長距離強磁性秩序は存在しないことが明らかになった。しかし、隣接するVイオン間には短距離の強磁性相互作用が存在しており、単層VSe$$_2$$が強磁性秩序を示す寸前の物質であることを明らかにした。

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